A mesura que les indústries de tot el món s'esforcen per millorar el control dels processos, sovint es passa per alt la qualitat de les mesures del procés; no obstant això, la mesura d'alta-qualitat és un requisit per a qualsevol solució de control. Per molt sofisticat que sigui el vostre sistema d'adquisició de dades DCS, PLC, SCADA o basat en núvol-, sense dades de procés precises i fiables, no importa.
Hi ha moltes tecnologies diferents disponibles, però la més utilitzada és la pressió diferencial. La mesura del nivell amb un transmissor de pressió diferencial utilitza principis-ben entès, està provat-camp i ofereix avantatges de costos respecte a altres tecnologies. Tanmateix, la mesura del nivell de pressió diferencial té un gran enemic: la temperatura.
La temperatura pot afectar negativament la precisió de la mesura de nivell. Aquest article explicarà per què la temperatura té aquest efecte i com mitigar-lo.
Causa
La mesura del nivell de pressió diferencial funciona deduint el nivell del dipòsit en funció de la pressió diferencial mesurada. Per utilitzar el mètode de pressió diferencial, el medi mesurat ha de tenir una densitat constant. La pressió generada pel líquid al dipòsit és superior a la pressió de referència. Si el transmissor utilitza un senyal analògic de 4 a 20 mA, s'ha de configurar de manera que el senyal de 4 mA correspongui a la pressió quan el dipòsit està buit i el senyal de 20 mA correspon a la pressió quan el dipòsit està ple.
La pressió de referència esmentada aquí pot variar segons el disseny del tanc. Un dipòsit obert està obert a l'atmosfera i utilitza la pressió atmosfèrica com a referència. En un dipòsit tancat o a pressió, la pressió de referència és la pressió a la part superior del dipòsit.
En un dipòsit tancat, el costat de baixa pressió-del transmissor està connectat a la part superior del dipòsit. Hi ha diversos mètodes de connexió diferents, com ara el trencament-humit i el-sec. Tanmateix, un dels mètodes més comuns utilitza un segell remot connectat mitjançant un tub capil·lar. El tub capil·lar està ple de líquid, que transmet la pressió al sensor transmissor.
En aquesta instal·lació, el transmissor de pressió diferencial mesura la pressió del medi al dipòsit, la pressió a la part superior del dipòsit i el capçal de pressió generat pel fluid d'ompliment al tub capil·lar. Essencialment, la pressió generada pel fluid d'ompliment és com un transmissor que mesura el nivell del dipòsit, però el dipòsit sempre està ple al 100%. Tots els transmissors de pressió intel·ligents que hi ha actualment al mercat poden mesurar la pressió capil·lar. Tanmateix, com que aquest fluid d'ompliment està contingut en un volum molt petit i en un tub molt llarg, es veu afectat per la temperatura. Com amb tots els líquids, els canvis de temperatura provoquen canvis en la densitat (SG), que al seu torn provoca canvis en el capçal de pressió mesurat pel transmissor. Com s'ha esmentat anteriorment, la densitat ha de ser estable per utilitzar el mètode de pressió diferencial.
Aquest efecte de temperatura pot sorgir de diverses fonts diferents. Pot ser causada perquè el capil·lar d'alta-pressió és més curt que el capil·lar de baixa-pressió, per temperatures diferents entre els costats d'alta i-pressió o perquè el capil·lar és massa llarg. Tot això es pot corregir amb un sistema de nivell-ben dissenyat.
Mètodes
Diferents longituds capil·lars: la indústria ha trobat diversos mètodes per abordar els errors causats per aquesta situació. Això és causat pels diferents volums de líquid d'ompliment a cada capil·lar. Els capil·lars més llargs es veuen més afectats que els més curts. Això provoca un desequilibri entre els costats d'alta-pressió i de baixa-pressió. Com es pot corregir aquest desequilibri? Equilibrar-los. El primer mètode és senzill però eficaç. Simplement feu que els dos capil·lars tinguin la mateixa longitud. Això garanteix que cada capil·lar experimenti la mateixa temperatura quan s'omple amb el mateix volum de líquid, equilibrant així els efectes. Un segon enfocament és mantenir la mateixa longitud capil·lar però variar el diàmetre interior per equilibrar els efectes de la temperatura. Tots dos mètodes són efectius. El primer mètode pot ser una mica més car però més fàcil de dissenyar. El segon mètode requereix un esforç d'enginyeria inicial.
Diferència de temperatura: a les granges de tancs, és comú experimentar una diferència de temperatura entre les dues connexions de procés d'un dipòsit. L'objectiu del disseny d'una granja de tancs és amuntegar tants tancs com sigui possible en l'espai més petit possible. Aquest disseny fa que la connexió del transmissor/-procés d'alta pressió/capil·lar-alta pressió estigui a l'ombra, mentre que la connexió del procés de baixa{-pressió/capil·lar de baixa-pressió estigui a la llum solar directa. Com tots sabem, hi ha una diferència significativa de temperatura entre la llum solar directa i l'ombra. De manera similar a la solució anterior, el disseny del sistema de mesura de nivell requereix que ambdues connexions de procés/capil·lars "sentin" la mateixa temperatura. La solució és afegir un capil·lar de referència al sistema. El capil·lar de referència està connectat al costat de baixa-pressió i agrupat, estenent-se al costat del capil·lar-alta pressió. Aquest capil·lar de referència "transmet" la temperatura del capil·lar-de baixa pressió al capil·lar-alta pressió. Els dos capil·lars i el capil·lar de referència aconsegueixen l'equilibri de temperatura, eliminant qualsevol desequilibri de temperatura.
Tubs capil·lars llargs: com més llarg sigui el tub capil·lar, major serà l'efecte de la temperatura en el sistema. Els capil·lars llargs s'utilitzen en columnes de destil·lació altes, evaporadors i qualsevol dipòsit d'emmagatzematge alt. Tot i que els mètodes esmentats anteriorment poden reduir aquest efecte, la longitud del capil·lar sovint és massa llarga per a aquests mètodes. Això condueix a mesures inexactes i nivells de líquid inutilitzables. Aleshores, com es poden eliminar els efectes de la temperatura en aquestes aplicacions? La resposta és senzilla-eliminar el tub capil·lar. Diverses empreses del mercat ofereixen sistemes que substitueixen el tub capil·lar per cablejat elèctric. Aquests sistemes tenen dos sensors de pressió diferents, un situat a la connexió d'alta-pressió i l'altre al costat de baixa-pressió. Els dos sensors es comuniquen entre ells mitjançant cablejat elèctric, que no es veu afectat per la temperatura. El sensor del connector de procés d'alta-pressió utilitza la informació de l'altre sensor per generar un senyal de sortida de nivell. Aquest sistema té inconvenients, el primer dels quals és el preu. Aquest sistema utilitza dos transmissors, mentre que un sistema de segellat capil·lar estàndard només en té un, el que el fa dues vegades més car. En segon lloc, tot i que la precisió és bona, un sistema transmissor/tub capil·lar/segell de diafragma-ben dissenyat pot superar-lo.
Conclusió
La temperatura pot afectar el rendiment d'aquests dispositius, però una solució-ben dissenyada pot mitigar aquests efectes. L'ús de pressió diferencial per mesurar el nivell del tanc és un mètode-eficaç i provat. Proporciona una mesura de nivell precisa i fiable i transmet ràpidament aquesta informació al controlador.
